TWI783020B - 透明電極層疊體及其製造方法、及具有其之觸控感測器 - Google Patents

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Abstract

在透明電極層疊體的製造方法中，在基材層上形成規定厚度的第一透明氧化物電極層。在第一透明氧化物電極層上形成第二透明氧化物電極層。通過對第二透明氧化物電極層的厚度進行調節從而調節層疊體整體的穿透率和色度(b*)。通過調節第二透明氧化物電極層的厚度，能夠製造具有期望的顏色特性和光學特性，且電性和機械特性都提高的透明電極層疊體和觸控感測器。

Description

透明電極層疊體及其製造方法、及具有其之 觸控感測器
本發明是有關於透明電極層疊體及其製造方法。更具體而言，是有關於包含多個透明導電層的透明電極層疊體及其製造方法。
近年來，隨著資訊化的發展，在顯示器領域也增加了多種形式的要求。由此，具有薄型化、輕量化、低電力消耗化等特徵的各種平板顯示器，例如，液晶顯示器、等離子顯示器、EL顯示器、有機發光二極體顯示器等已被研究。
此外，通過將作為粘貼在上述顯示器上、用人的手或物體選擇畫面上顯示的指示內容、輸入使用者命令的輸入裝置的觸控面板或觸控感測器與顯示器裝置結合，從而同時實現圖像顯示功能和資訊輸入功能的電子設備正在被開發。
在上述觸控感測器的情況下，可以將用於用戶的觸控感測的含有透明導電性氧化物的感測電極在基板上排列。若將 上述觸控感測器插入顯示器裝置中，通過上述感測電極，顯示器裝置所顯示的圖像品質有時會降低。例如，存在所述感測電極被用戶視認，擾亂上述圖像的情形。另外，有時上述感測電極會使圖像的色感發生變化。
因此，在設計上述感測電極時，有必要維持用於觸控感測的規定的傳導性和靈敏度，同時也考慮用於提高圖像品質的光學特性。
最近，例如如韓國公開專利第2014-0092366號所示，正在開發在各種圖像顯示裝置上結合觸控感測器的觸控式螢幕面板，但對如前所述那樣光學特性提高的觸控感測器或觸控面板的需求仍在持續。
(現有技術文獻)
專利文獻
專利文獻1：韓國公開專利第2014-0092366號公報
本發明以提供具有提高的色感及光學特性的透明電極層疊體為目的。
此外，本發明以提供具有提高的色感及光學特性的透明電極層疊體的製造方法為目的。
進一步地，本發明以提供包含上述透明電極層疊體的觸控感測器為目的。
1.透明電極層疊體的製造方法，包括：在基材層上形成規定厚度的第一透明氧化物電極層的階段，以及在上述第一透明氧化物電極層上形成第二透明氧化物電極層的階段；上述第二透明氧化物電極層的形成階段包括通過對上述第二透明氧化物電極層的厚度進行調節從而調節層疊體整體的穿透率以及色度(b*)。
2.上述項目1中的透明電極層疊體的製造方法，其中，上述第一透明氧化物電極層包含銦鋅氧化物(IZO)而形成，上述第二透明氧化物電極層包含銦錫氧化物(ITO)而形成。
3.上述項目1中的透明電極層疊體的製造方法，其中，將上述第二透明氧化物電極層的厚度調節至120~150nm的範圍，將上述層疊體整體的色度(b*)調節至5以下。
4.上述項目1中的透明電極層疊體的製造方法，其中，將上述第二透明氧化物電極層的厚度調節至120~140nm的範圍，將上述層疊體整體的色度(b*)調節至0.9~4.7的範圍。
5.上述項目1中的透明電極層疊體的製造方法，其中，上述第一透明氧化物電極層將厚度固定在10~20nm的範圍內。
6.上述項目1中的透明電極層疊體的製造方法，其中，上述層疊體整體的穿透率調節至87%以上。
7.上述項目1中的透明電極層疊體的製造方法，在形成上述第一透明氧化物電極層之前，進一步包括在上述基材層上形成折射率整合層的階段。
8.上述項目7中的透明電極層疊體的製造方法，其中，形成上述折射率整合層的階段包括依次形成折射率互相不同的第一折射率整合層以及第二折射率整合層。
9.透明電極層疊體，包括：基材層、在上述基材層上層疊的包含銦鋅氧化物(IZO)的第一透明氧化物電極層、和在上述第一透明氧化物電極層上層疊的包含銦錫氧化物(ITO)的第二透明氧化物電極層；上述第二透明氧化物電極層的厚度為120~150nm，層疊體整體的穿透率為87%以上，色度(b*)為5以下。
10.上述項目9中的透明電極層疊體，其中，上述第二透明氧化物電極層的厚度為120~140nm，上述層疊體整體的色度(b*)為0.9~4.7。
11.上述項目9中的透明電極層疊體，其中，上述第一透明氧化物電極層的厚度為10~20nm。
12.上述項目9中的透明電極層疊體，進一步包括在上述基材層和上述第一透明氧化物電極層之間形成的折射率整合層。
13.上述項目12中的透明電極層疊體，其中，上述折射率整合層包括從上述基材層開始依次層疊的第一折射率整合 層以及第二折射率整合層，上述第一折射率整合層具有大於上述第二折射率整合層的折射率。
14.觸控感測器，包含上述項目9-13的任一項中所述的透明電極層疊體。
本發明的實施方式是有關於的透明電極層疊體，例如，可以包括包含銦鋅氧化物(IZO)的第一透明氧化物電極層以及包含銦錫氧化物(ITO)的第二透明氧化物電極層。通過調節上述第二透明氧化物電極層的厚度，可以對上述透明電極層疊體的色度(b*)進行調節。由此，根據圖像顯示裝置的構造能夠容易地調節上述透明電極層疊體的期望的色度。
此外，通過以在上述色度範圍內具有規定的穿透率的方式調節上述第二透明氧化物電極層的厚度，可以整體提高包括色度和穿透率的光學特性。
進一步地，通過將上述第一透明氧化物電極層的厚度固定或者維持在規定範圍內，可以提高上述透明電極層疊體的機械穩定性。
採用上述透明電極層疊體，能夠製造光學特性及機械可靠性提高的觸控感測器，能夠在圖像顯示裝置內容易地以高解析度實現靶心圖表像和色度。
100、100a、100b:透明電極層疊體
105:基材層
110a:第一硬塗層110a
110b:第二硬塗層110b
120:第一折射率整合層
130:第二折射率整合層
140:折射率整合層
150:感測電極
160:第一透明氧化物電極層
170:第二透明氧化物電極層
180:絕緣層
第1圖是表示示例性實施方式有關的透明電極層疊體的概略剖面圖。
第2圖是表示示例性實施方式有關的透明電極層疊體的概略剖面圖。
第3圖是表示示例性實施方式有關的透明電極層疊體的概略剖面圖。
第4圖是表示示例性實施方式有關的觸控感測器的概略剖面圖。
第5圖是表示b*值因第二透明氧化物電極層厚度的變化而變化的圖表。
本發明的實施方式提供了通過包含第一透明氧化物電極層及第二透明氧化物電極層、調節上述第二透明氧化物電極層的厚度而具有規定色度的透明電極層疊體及其製造方法。
下面，參照附圖，對本發明的實施方式進行更詳細地說明。但是，本說明書中所附的附圖例示出了本發明的優選實施方式，起到對發明的詳細說明以及有助於進一步理解本發明的技術思想的作用，因此，不應將本發明解釋為僅限於附圖中記載的事項。
第1圖是表示示例性實施方式中有關的透明電極層疊體的概略剖面圖。
如第1圖所示，透明電極層疊體100可以包括：基 材層105，以及在上述基材層105上形成的第一透明氧化物電極層160和第二透明氧化物電極層170。
基材層105是為了透明氧化物電極層160、170的形成而作為基層使用的膜型基材，或者是以包括待形成透明氧化物電極層160、170的物件體的含義而被使用。在部分實施方式中，基材層105也有時是指待形成或層疊觸控感測器的顯示面板。在一部分實施方式中，基材層105也可以包括圖像顯示裝置的視窗基板。
例如，作為基材層105，可以不特別限定地使用觸控感測器中通常使用的基板或膜材料，例如，可以包括玻璃、高分子和/或無機絕緣物質。作為上述高分子的例子，可列舉出環烯烴聚合物(COP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯(polyallylate)、聚醯亞胺(PI)、醋酸丙酸纖維素(CAP)、聚醚碸(PES)、三乙酸纖維素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。作為上述無機絕緣物質的例子，可列舉出氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、金屬氧化物等。
第一透明氧化物電極層160可以在基材層105上通過諸如濺射製程這類的蒸鍍製程形成。
根據例示性實施方式，第一透明氧化物電極層160能夠以包含銦鋅氧化物(IZO)的方式形成。例如，通過使用了 氧化銦(In2O3)和氧化鋅(ZnO)的重量比經調節的靶的濺射製程，能夠形成第一透明氧化物電極層160。
在一個實施方式中，第一透明氧化物電極層160中，氧化鋅的重量比可以為約5~15重量%。
第一透明氧化物電極層160的厚度可以在約10~20nm的範圍內調節。
通過使用與銦錫氧化物(ITO)相比機械穩定性和表面特性相對提高的IZO形成第一透明氧化物電極層160，另一方面，將厚度調節至上述範圍內，能夠抑制或減少對後述的由第二透明氧化物電極層170調節的穿透率和色度的影響。
根據示例性實施方式，如前所述，第一透明氧化物電極層160能夠使用IZO相對地通過低溫製程形成，因此，能夠防止基材層105的損傷。例如，第一透明氧化物電極層160能夠通過約20~130℃範圍的低溫蒸鍍製程形成。
在第一透明氧化物電極層160上能夠形成第二透明氧化物電極層170。第二透明氧化物電極層170能夠以包含與第一透明氧化物電極層160相比穿透率和傳導性相對有所提高的物質的方式形成。
在示例性實施方式中，第二透明氧化物電極層170能夠以包含ITO的方式，通過濺射製程這樣的蒸鍍製程形成。
例如，通過使用了氧化銦(In2O3)和氧化錫(SnO2)的重量比經調節的靶的濺射製程，能夠形成第二透明氧化物電極 層170。在一個實施方式中，第二透明氧化物電極層170中的氧化錫的重量比可以為約5~15重量%。
根據示例性實施方式，通過調節第二透明氧化物電極層170的厚度，能夠調節透明電極層疊體100的色度及穿透率。
在一部分實施方式中，第二透明氧化物電極層170的厚度能夠在約120~150nm的範圍內調節。在一部分實施方式中，在第二透明氧化物電極層170的上述厚度範圍內透明電極層疊體100的色度(L*a*b*表色系中的b*)能夠調節至約5以下。
一個實施方式中，第二透明氧化物電極層170的厚度能夠在約120~140nm的範圍內調節，透明電極層疊體100的色度能夠調節至約0.9~4.7的範圍。
例如，當透明電極層疊體100作為觸控感測器的感測電極使用時，上述觸控感測器能夠作為圖像顯示裝置的中間膜結構而插入。根據所述圖像顯示裝置的解析度和圖像品質、上述觸控感測器被插入的圖像顯示裝置內的位置等，所要求的上述觸控感測器的色度可不同。
根據示例性實施方式，在透明電極層疊體100內，例如，通過調節含有ITO的第二透明氧化物電極層170的厚度，能夠容易地調節透明電極層疊體100整體的色度。另外，通過在上述厚度範圍內將色度調節至約5以下、優選約0.9~4.7的範圍，能夠防止由色偏差導致的圖像顯示裝置內的圖像的變形或擾 亂。
此外，通過將第二透明氧化物電極層170的厚度調節至上述範圍，能夠將透明電極層疊體100整體的穿透率調節至約87%以上。透明電極層疊體100的穿透率不滿約87%時，有時電極能被觸控感測器的用戶視認，有時上述圖像顯示裝置的圖像品質變差。
第二透明氧化物電極層170能夠以包含與第一透明氧化物電極層160相比傳導性和穿透率提高的物質(例如ITO)的方式形成，還能夠以具有比第一透明氧化物電極層160更大的厚度的方式而形成。
由此，通過第二透明氧化物電極層170，能夠在確保觸控感測器的傳導性、穿透率的同時，對色度進行微調節。此外，第一透明氧化物電極層160，例如，能夠作為針對從基層材105側滲透到第二透明氧化物170的外部雜質的屏障提供，能夠提高觸控感測器中包含的感測電極的機械穩定性。
第二透明氧化物電極層170能夠通過與第一透明氧化物電極層160相比相對的高溫製程形成。例如，第二透明氧化物電極層170能夠通過約30~230℃溫度的蒸鍍製程形成。
在一部分實施方式中，第一透明氧化物電極層160和第二透明氧化物電極層170相互接觸，這種情形下，觸控感測器的感測電極能夠具有兩層構造。在所述感測電極中，如前所述，第一透明氧化物電極層160可以由屏障電極或支援電極提供，第 二透明氧化物電極層170可以由傳導性、穿透率、色度調整電極提供。
第2圖是表示示例性實施方式有關的透明電極層疊體的概略剖面圖。
如第2圖中所示，在第一透明氧化物電極層160和基材層105之間能夠形成折射率整合層140。折射率整合層140，例如，具有基材層105的折射率和透明氧化物電極層160、170的折射率之間的折射率，能夠緩衝第一透明氧化物電極層160和基材層105之間的折射率變化。
在一部分實施方式中，如第2圖中所示，折射率整合層140能夠從基材層105的上面開始依次層疊，並且包括具有互不相同的折射率的第一折射率整合層120和第二折射率整合層130。在一種實施方式中，第一折射率整合層120的折射率可以高於第二折射率整合層130的折射率。
例如，折射率整合層140可以包括如丙烯酸系樹脂、矽氧烷樹脂等有機絕緣物質，或氧化矽、氮化矽等無機絕緣物質。在一個實施方式中，折射率整合層140可以進一步包括氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氧化錫(SnO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉭(Ta2O5)等無機粒子。例如，所述無機粒子包含在第一折射率整合層120中，可以使折射率相對地增加。
在透明電極層疊體100a中，折射率整合層140的厚度能夠設定為不對由第二透明氧化物電極層170調節的色度、穿 透率造成影響。
例如，第一折射率整合層120的厚度可以約為10~80nm。第二折射率整合層130的厚度可以約為100~200nm。
第3圖是表示示例性實施方式有關的透明電極層疊體的概略剖面圖。
如第3圖所示，透明電極層疊體100b能夠包括在基材層105的至少一個面上形成的硬塗層。在一部分實施方式中，上述硬塗層能夠包括在基材層105的底面上形成的第一硬塗層110a和在基材層105的上面上形成的第二硬塗層110b。
硬塗層110a、110b，例如，使用包含光固化性化合物、光引發劑和溶劑的硬塗層組合物形成，以此，能夠進一步提高基材層105的柔軟性、耐磨耗性及表面硬度。
上述光固化性化合物可以包括，例如矽氧烷系化合物、丙烯酸酯系化合物、具有(甲基)丙烯醯基或乙烯基的化合物等。這些化合物可以單獨或者兩種以上組合使用。
在一部分實施方式中，基材層105可以在圖像顯示裝置的視窗提供，可以將基材層105的上述底面或第一硬塗層110a配置在使用者的視認側。
第4圖是表示示例性實施方式有關的觸控感測器的概略剖面圖。
如第4圖所示，上述觸控感測器能夠包含在基材層105上形成的感測電極150。如前所述，感測電極150能夠包括 第一透明氧化物電極層160和第二透明氧化物電極層170的層疊結構。
在一部分實施方式中，上述觸控感測器能夠以互電容(Mutual-Capacitance)的方式驅動。這種情況下，為了檢測出用戶的觸控位置，感測電極150可以包括在相互不同的方向(例如X方向和Y方向)上交叉排列的第一感測電極和第二感測電極。
例如，就第一感測電極而言，將單位圖案通過連接部互相連接並被延長為感測線形狀，可將多個所述感測線排列。第二感測電極能夠包括彼此物理隔離的單位圖案。例如，可以進一步包括將前述第一感測電極置於中間且將彼此相鄰的第二感測電極電連接的橋電極。在這種情況下，在上述連接部和橋電極的交叉部形成絕緣圖案，上述第一以及第二感測電極能夠相互絕緣。
在一個實施方式中，上述連接部和橋電極也還可以包括所述第一透明氧化物電極層160及第二透明氧化物電極層170的層疊結構。
在一部分實施方式中，上述觸控感測器能夠包含通過自電容(Self-Capacitance)方式驅動的觸控感測器。在這種情況下，感測電極150能夠包括彼此物理隔離的單位圖案。前述單位圖案各自可以通過跡線或佈線電連接到驅動電路。
絕緣層180能夠在基材層105上覆蓋感測電極150。 絕緣層180，例如，能夠由氧化矽之類的無機絕緣物質、或丙烯酸系樹脂之類的透明有機物質形成。
如參照第2圖說明那樣，基材層105上能夠形成折射率整合層140。在相鄰的感測電極150彼此之間的區域，例如在沒有形成感測電極150的區域，折射率整合層140露出，能夠通過電極區域與非電極區域間的折射率差抑制或減少電極的視認。
本發明的實施方式提供包含上述透明電極層疊體的觸控感測器或觸控式螢幕面板。另外，本發明的實施方式提供包含上述觸控感測器的例如OLED裝置或LCD裝置之類的圖像顯示裝置。
在上述圖像顯示裝置中，在OLED面板或LCD面板之類的顯示面板上，例如，能夠層疊像第4圖中所示的觸控感測器。所述顯示面板可以包括在顯示基板上排列的包含薄膜電晶體(TFT)的圖元電路以及與上述圖元電路電連接的圖元部或發光部。
在上述顯示面板和觸控感測器之間，或者在所述觸控感測器上，也能夠層疊偏光板。在上述觸控感測器上，能夠配置視窗而作為保護部件提供。在一部分實施方式中，也能夠將上述透明電極層疊體或上述觸控感測器的基材層105作為上述視窗提供。
下面，由具體的實施例對本發明的光學層疊體的特 性進行詳細說明。這些實施例僅用於說明本發明，並不限制所附專利權利要求的範圍。對於這些實施例，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，能夠在本發明的範疇及技術思想的範圍內進行各種變更和修改，這些變形和修改當然落入所附權利要求的範圍內。
實驗例
準備在上面和下面分別形成了1.38μm的丙烯酸系硬塗層的COP材質的基材層(Zeon公司製造，厚度為40.5μm)。在所述基材層上依次形成了第一折射率整合層(厚度為50nm)以及第二折射率整合層(厚度為170nm)。上述第一折射率整合層和第二折射率整合層分別含有丙烯酸類樹脂，上述第一折射率整合層使用附加地分散有無機粒子的樹脂而形成。
在上述第二折射率整合層上，將IZO通過濺射製程進行蒸鍍，形成了厚度為10nm的第一透明氧化物電極層。隨後，通過在第一透明氧化物電極層上經濺射製程將ITO蒸鍍以形成第二透明氧化物電極層，製造透明電極層疊體。
邊改變上述第二透明氧化物電極層厚度邊測定上述透明電極層疊體整體的穿透率及色度(a*,b*)。使用CM-3600A(Minolta公司製造)測定穿透率及色度。
測量結果如下表1所示。另外，第5圖是表示第二透明氧化物電極層的厚度變化引起的穿透率及b*值的變化的圖表。
Figure 107127650-A0305-02-0018-1
從表1和第5圖可以看出，色度(b*)的值隨著第二透明氧化物電極層的厚度增加而增加，通過將厚度在約120~150nm之間調節，能夠維持87%以上的穿透率，並且將色度(b*)的值調節至5以下。另外，通過將第二透明氧化物電極層的厚度調節至約120~140nm之間，能夠將色度(b*)的值維持在0.9~4.7的範圍內。
100:透明電極層疊體
105:基材層
160:第一透明氧化物電極層
170:第二透明氧化物電極層

Claims (13)

  1. 一種透明電極層疊體的製造方法，包括：在基材層上形成規定厚度的第一透明氧化物電極層的階段，以及在所述第一透明氧化物電極層上形成第二透明氧化物電極層的階段；所述第二透明氧化物電極層的形成階段包括通過對所述第二透明氧化物電極層的厚度進行調節從而調節層疊體整體的穿透率以及色度(b*)，其中將所述第二透明氧化物電極層的厚度調節至120~150nm的範圍，將所述層疊體整體的色度(b*)調節至5以下。
  2. 如申請專利範圍第1項中所述的透明電極層疊體的製造方法，其中所述第一透明氧化物電極層包含銦鋅氧化物(IZO)而形成，所述第二透明氧化物電極層包含銦錫氧化物(ITO)而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項中所述的透明電極層疊體的製造方法，其中將所述第二透明氧化物電極層的厚度調節至120~140nm的範圍，將所述層疊體整體的色度(b*)調節至0.9~4.7的範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項中所述的透明電極層疊體的製造方法，其中所述第一透明氧化物電極層將厚度固定在10~20nm的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第1項中所述的透明電極層疊體的製造方法，其中所述層疊體整體的穿透率調節至87%以上。
  6. 如申請專利範圍第1項中所述的透明電極層疊體的製造方法，其中在形成所述第一透明氧化物電極層前，進一步包括在所述基材層上形成折射率整合層的階段。
  7. 如申請專利範圍第6項中所述的透明電極層疊體的製造方法，其中所述形成折射率整合層的階段包括依次形成折射率互相不同的第一折射率整合層以及第二折射率整合層。
  8. 一種透明電極層疊體，包括：基材層、在所述基材層上層疊的包含銦鋅氧化物(IZO)的第一透明氧化物電極層、和在所述第一透明氧化物電極層上層疊的包含銦錫氧化物(ITO)的第二透明氧化物電極層；所述第二透明氧化物電極層的厚度為120~150nm，層疊體整體的穿透率為87%以上，色度(b*)為5以下。
  9. 如申請專利範圍第8項中所述的透明電極層疊體，其中，所述第二透明氧化物電極層的厚度為120~140nm，所述層疊體整體的色度(b*)為0.9~4.7。
  10. 如申請專利範圍第8項中所述的透明電極層疊體，其中，所述第一透明氧化物電極層的厚度為10~20nm。
  11. 如申請專利範圍第8項中所述的透明電極層疊體，進一步包括在所述基材層和所述第一透明氧化物電極層之間形成的折射率整合層。
  12. 如申請專利範圍第11項中所述的透明電極層疊體，其中，所述折射率整合層包括從所述基材層開始 依次層疊的第一折射率整合層以及第二折射率整合層，所述第一折射率整合層具有大於所述第二折射率整合層的折射率。
  13. 一種觸控感測器，包括，一感測電極，包括在不同的方向上交叉排列的一第一感測電極和一第二感測電極，其中該感測電極包括如申請專利範圍第8~12項中的任一項中所述的透明電極層疊體。
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